'n Bietjie kennis oor maglev waarin jy dalk belangstel
Is jy gepla deur langafstand-pendeltyd? Alhoewel ons jou bestemming kan bereik deur die moltrein te neem, te ry en te vlieg, voel dit steeds asof dit lank neem. Daar is egter 'n tegnologie wat 'n kwalitatiewe sprong in ons pendeltyd kan maak, en dit is magnetiese heffing. Miskien voel jy dat magnetiese heffing net in rolprente of TV-dramas bestaan. Maar in Julie 2023! Sukbae Lee (이석배), Ji-Hoon Kim (김지훈), en ander van die Korea Institute of Science and Technology het eers 'n span gevorm om die materiaal te bestudeer. Suiwer loodapatiet is 'n isolator, maar volgens Sukbae Lee en ander is koper-gedoteerde loodapatiet wat LK-99 vorm, 'n supergeleier, of 'n metaal by hoër temperature. Alhoewel daar geen bevestigde supergeleidende materiaal by kamertemperatuur by normale druk is nie, gee dit ons ook hoop! Kom ons kyk hoe hierdie magiese LK-99 op die magneet presteer!
Ek glo jy het ook gesien dat wanneer die magneet die materiaal van onder af nader, die materiaal opstaan as gevolg van afstoting. Nadat die magnetiese pole verander is, staan die materiaal steeds op as gevolg van afstoting wanneer dit die materiaal nader.
Hierdie "klein swart kolletjie" bly val of opstaan soos die NdFeB-magneet nader kom en wegbeweeg. Beide die S-pool en die N-pool is effektief, dit wil sê, afstoting het niks met die magnetiese pool te doen nie, wat antimagnetisme toon.
Laat ons nie praat oor die vraag of LK-99 regtig supergeleidend is nie. Die NdFeB permanente magneet kan dit laat sweef.
As ons van NdFeB permanente magnete praat, moet ons Tesla Model S bespreek.
Elon Musk is so dapper dat toe Tesla die bekendstellingsgeleentheid vir sy eerste sedan, die Model S, gehou het, hulle dit nie eers saamgestel het nie. Die onderstel was gebaseer op die Mercedes-Benz CLS, en die aluminiumpanele en enjindeksel is met neodymium-ysterboormagnete aan die staalraam vasgeplak.
Toe Tesla sy eerste twee volgrootte motormodelle gemaak het, het hulle induksiemotors gebruik om die voertuie aan te dryf. Hierdie motors was gebaseer op Nikola Tesla se oorspronklike motorontwerp, wat 'n briljante ontwerp was wat die uitvinding van seldsame aardmagnete met byna 100 jaar voorafgegaan het.
Induksiemotors genereer hul eie magnetisme en dryf die rotor deur elektrisiteit, en hulle werk sonder enige tipe permanente magnete.
Die ontwerp van die induksiemotor is goed, maar Tesla het met goeie rede in 2017 oorgeskakel na permanente magneetmotors vir die Model 3: die Model 3 is 'n kleiner motor, en dit benodig 'n kleiner motor, maar het steeds baie krag.
Dus, vanaf die Model 3, het Tesla neodymium-ysterboormotors gebruik omdat hulle meer ruimtebesparend, ligter is en meer krag kan genereer.
Gebruik van magnete in motors: soos lugversorging, remstelsels, dryfmotors, oliepompe, ens.
Trouens, behalwe dat dit in motors gebruik word, word magnete ook wyd gebruik in selfoonluidsprekers, oorfone, vibrasiemotors, elektromagnete, haardroërs, waaiers, yskaste, wasmasjiene, ens.
(Proporsie van magneetgebruik)
Dus, behalwe permanente magnete soos NdFeB, wat is die ander drie hooftipes magnete? Wat is die produksieproses?
Kom ons kyk van naderby!
Laat ons eers die maksimum magnetiese energieproduk van magnete verstaan
Tans is daar drie tipes magnete: permanent magnets, temporary magnets, and electromagnets.
Permanente magnete produseer 'n magnetiese veld wat selfs in die teenwoordigheid van 'n opponerende magnetiese veld gehandhaaf word. Elektriese motors wat permanente magnete gebruik, is doeltreffender as dié wat dit nie doen nie. Tans bevat alle bekende sterk magnete seldsame aardelemente, wat sleutelkomponente vir elektriese voertuie en windturbines is. Elemente soos neodymium en torium het sleutelmateriale geword as gevolg van groeiende vraag en beperkte aanbod.
Permanente magnete is uniek deurdat sodra dit geproduseer is, hulle magnetiese vloed verskaf sonderenergy input, wat geen bedryfskoste tot gevolg het nie. Daarteenoor benodig elektromagnetiese magnete 'n deurlopende stroom om 'n magnetiese veld op te wek.
'n Belangrike eienskap van permanente magnete is dat hulle hul magnetiese veld behou, selfs in die teenwoordigheid van 'n opponerende eksterne magnetiese veld. As die sterkte van die opponerende magnetiese veld egter hoog genoeg is, sal die interne magnetiese kerne van die permanente magneet in lyn wees met die opponerende magnetiese veld, wat demagnetisering tot gevolg het.
Permanente magnete dien in wese as energiebergingstoestelle. Energie word tydens die aanvanklike magnetiseringsproses ingespuit, en as dit behoorlik vervaardig en hanteer word, sal dit onbepaald in die magneet bly. Anders as 'n battery, raak die energie in 'n magneet nooit op nie en bly dit beskikbaar vir gebruik. Dit is omdat magnete geen netto effek op hul omgewing het nie. In plaas daarvan gebruik hulle hul energie om ander magnetiese voorwerpe aan te trek of af te stoot, wat help met die omskakeling tussen elektriese en meganiese energie.
Die energie van 'n magnetiese veld is eweredig aan die produk van B en H. Wanneer die produk van BH gemaksimeer word (aangedui as (BH)max), is die minimum volume magneet nodig om 'n gegewe magnetiese veld in 'n gegewe gaping te produseer. Hoe hoër die (BH) maksimum, hoe kleiner is die volume magneet nodig om 'n gegewe vloeddigtheid te produseer. (BH) maksimum kan beskou word as die statiese magnetiese energie per volume-eenheid van die magneetmateriaal. BH word gemeet inMega-Gauss Oersteds (MGOe) or kJ/mXNUMX.
In die permanente magneetbedryf verteenwoordig die maksimum magnetiese energieproduk die magnetiese energiedigtheid van die permanente magneet en is dit die mees gebruikte parameter om die werkverrigting van permanente magnete te karakteriseer.
Klassifikasie van permanente magnete
Permanente magnete kan in vier tipes verdeel word:neodymium iron boron (NdFeB),samarium cobalt (SmCo), aluminum nickel cobalt (AlNiCo)Enceramic or ferrite magnets.
Kom ons begin met die mees koste-effektiewe magnete:Neodymium Iron Boron Magnets
Neodiummagnete (NdFeB) is een van die mees gebruikte permanente magneetmateriale in kommersiële toepassings, bekend vir hulhigh magnetic energy productEnmagnetic strength.
Neodium magnete is diestrongesten die meestecontroversialMagnete. Hulle behoort tot die kategorie seldsame aardmagnete omdat hulle bestaan uit neodymium-, yster- en boorelemente.
As gevolg van die ysterinhoud word neodymium-ysterboormagnete maklik geoksideer en het swak korrosiebestandheid, en benodig dikwels bedekkings soos vernikkeling, epoksiebedekking of sinkbedekking.
Dit is egter produkte met 'n hoë energiedigtheid (tot55 MGOe) met 'n hoë taaiheid, en die gebruik daarvan laat kleiner hardeskywe, motors en klanktoerusting toe.
Die bedryfstemperatuurreeks van neodymiummagnete is80°C to 200°C. Neodymiummateriaal van hoë gehalte wat egter bo kan werk120°Ckan redelik duur word.
Met inagneming van koste-effektiwiteit, is neodymium magnete beslis die eerste keuse.
Miskien dink jy dat die werkstemperatuur van my magneet 200°C sal oorskry, so is dit onmoontlik om die magneet in hierdie omgewing te gebruik? Hierdie probleem kan opgelos word deur sanitêre kobaltmagnete.
Salmium Kobalt (SmCo) is a premium permanent magnet material primarily made from cobalt and samarium, making it the most costly magnetic material to produce. Its high cost is mainly due to the significant cobalt content and the brittleness of the samarium alloy.
Hierdie permanente magnete is hoogs korrosiebestand en kan temperature van tot350°C, en soms selfs tot500 degrees. Hierdie temperatuurveerkragtigheid gee hulle 'n duidelike voordeel bo ander soorte permanente magnete wat minder verdraagsaam is teenoor hitte. Net soos neodymiummagnete, het samarium-kobaltmagnete ook bedekkings nodig om korrosie te voorkom.
Die nadeel van hierdie magneetvariëteit is egter sy lae meganiese sterkte. Soutgehalte Kobaltmagnete kan maklik bros word en krake ontwikkel. Nietemin, in gevalle waar hoë temperatuur en korrosiebestandheid noodsaaklik is, kan samarium-kobaltmagnete die mees geskikte opsie wees.
Neodymium magnete blink uit in laer temperature, terwyl Sammonium Cobalt magnete die beste presteer byhigher temperatures. Neodymiummagnete is bekend daarvoor dat dit die kragtigste permanente magnete by kamertemperatuur en tot ongeveer 180 grade Celsius is, gebaseer op remanente magnetisering (Br). Hul sterkte neem egter aansienlik af namate die temperatuur styg. Soos temperature naby 180 grade Celsius, Sammonium Cobalt magnete beginsurpassNeodymium magnete in prestasie.
Sammonium Cobalt is die second strongest magnetic material and boasts exceptional resistance to demagnetization. Dit word algemeen gebruik in die lugvaartbedryf en ander sektore wat prestasie bo koste prioritiseer.
Samarium-kobaltmagnete, wat in die 1970's ontwikkel is, vertoon 'n hoër magnetiese sterkte in vergelyking met keramiek- en aluminium-nikkel-kobaltmagnete, hoewel dit nie voldoen aan die magnetisme wat neodymiummagnete bied nie. Hierdie magnete word hoofsaaklik in twee groepe geklassifiseer op grond van hul energievlakke. Die eerste groep, bekend asSm1Co5 (1-5), spog met 'n energieprodukreeks wat strek van15 to 22 MGOe. Aan die ander kant, die tweede groep, Sm2Co17 (2-17), sluit 'n energiereeks van22-32 MGOe.
Beide samarium-kobalt- en neodymiummagnete word van poeiermetale vervaardig. Hulle word onder die invloed van 'n kragtige magnetiese veld saamgepers voordat hulle 'n sinterproses ondergaan.
Neodymium magnete is hoogs sensitief vir omgewingsfaktore, terwyl samarium kobalt seldsame aardmagnete uitstekende korrosiebestandheid toon. Samarium-kobalt seldsame aardmagnete kan hoë temperature verduur sonder om hul magnetisme te verloor, terwyl neodymiummagnete versigtig bo kamertemperatuur gebruik moet word. Neodymiummagnete is duursamer in vergelyking met samarium-kobaltmagnete en kan maklik gemasjineer en in magnetiese samestellings opgeneem word. Albei materiale vereis die gebruik van diamantgereedskap, EDM of slyp tydens die bewerkingsproses.
Kom ons leer dan oor Alnico-magnete
Aluminium Nikkel Kobalt Magnete (AlNiCo) are conventional permanent magnet materials consisting mainly of aluminium, nikkel en kobalt.They stand as one of the earliest contemporary commercial permanent magnets, innovated by T. Mishimain Japan during the early 20th century.
Ten spyte van hul noemenswaardige remanensie, lei hul relatief beskeie taaiheid tot 'n verminderde magnetiese energieproduk (BH) maksimum in vergelyking met ander magneettipes. Gegote AlNiCo beskik oor die vermoë om in ingewikkelde vorms gevorm te word, terwyl gesinterde AlNiCo effens minder magnetiese eienskappe vertoon, maar superieure meganiese eienskappe as gevolg van sy fynkorrelstruktuur, wat lei tot 'n eenvormige vloedverspreiding en verbeterde meganiese sterkte.
Sintering AlNiCo sluit induksiesmelting, maal in fyn deeltjies, pers, sintering, toetsing, bedekking en magnetisering in. Verskeie vervaardigingsmetodes beïnvloed die magneeteienskappe, met sintering wat meganiese eienskappe verbeter en giet wat energiedigtheid verhoog.
Gesinterde AlNiCo-magnete kom in grade wat wissel van1.5 to 5.25 MGOe, terwyl gegote magnete wissel van5.0 to 9.0 MGOe. Anisotropiese AlNiCo-magnete bied pasgemaakte magnetiseringsrigtingopsies, wat waardevolle veelsydigheid bied.
Aluminium Nikkel Kobaltlegerings vertoon hoë maksimum bedryfstemperature en uitsonderlike weerstand teen korrosie. Sommige aluminiumnikkel-kobaltgrade kan funksioneer by temperature wat oorskry500°C. Hierdie magnete word wyd gebruik in mikrofone, luidsprekers, elektriese kitaarbakkies, motors, reisende golfbuise, Hall-sensors en verskeie ander toepassings.
Laat ons ten slotte die magneet met die meeste prysvoordeel verstaan, wat ferrietmagneet is.
Ferriet magnete, also known askeramiek magnete, are composed of sintered iron oxide along with materials like barium carbonate or strontium carbonate. These magnets are recognized for their ekonomiese pryse, effektiewe weerstand teen korrosie en die vermoë om stabiliteit by hoë temperature tot250°C.
Terwyl hul magnetiese eienskappe isnot as strong as those of NdFeB magnets, maak die koste-effektiwiteit van ferrietmagnete hulle goed geskik virlarge-scaleVervaardiging. Hierdie kostevoordeel spruit uit die gebruik van goedkoop, geredelik beskikbare materiale wat nie-strategies van aard is.
Keramiekmagnete kan isotroop wees, wat eenvormige magnetiese eienskappe in alle rigtings toon, of anisotropies, wat magnetisering vertoon in ooreenstemming met die spanningsrigting. Die kragtigste keramiekmagnete kan 'n magnetiese energie van behaal 3.8 MGOe, wat hulle die swakste tipe permanente magneet maak. Ten spyte van hul beskeie magnetiese eienskappe, bied hulle uitstekende veerkragtigheid teen demagnetisering in vergelyking met ander magneettipes.
Keramiek magnete vertoon 'nlow magnetic energy produk en besitexcellent corrosion resistance,Word algemeen saam met laekoolstofstaalkomponente gebruik en geskik vir gebruik in matige temperatuuromgewings.
Die vervaardigingsproses van keramiekmagnete behels pers en sinter, met die aanbevole gebruik van diamantslypwiele as gevolg van hul bros aard.
Oor die algemeen bied keramiekmagnete 'n balans tussen magnetiese sterkte en kostedoeltreffendheid, met hul brosheid teëgewerk deur uitstekende korrosiebestandheid. Hulle is duursaam, bestand teen demagnetisering en 'n koste-effektiewe opsie vir verskeie toepassings soos speelgoed, kunsvlyt en motors.
Seldsame aardmagnete verhoog gewigs- of grootte-oorwegings aansienlik, terwyl ferriete verkieslik is vir toepassings wat nie hoë energiedigtheid noodsaak nie, soos elektriese vensters, sitplekke, skakelaars, waaiers, blasers in toestelle, sommige elektriese gereedskap en oudiotoerusting.
